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,第十二章 物质结构与性质(选修),第三讲 晶体结构与性质,考纲要求 1了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 2了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成粒子及粒子间作用力的区别。 3理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。,1晶体与非晶体 (1)晶体与非晶体的区别。,考点一 晶体的常识,知识梳理,周期性有序,无序,(2)得到晶体的途径。 熔融态物质凝固。 气态物质不经液态直接凝固。 溶质从溶液中析出。 (3)晶体的特点。 外形和内部质点排列的_性。 晶体的许多物理性质(如强度)表现出_性。 晶体具有_性，即晶体能自发地呈现_的性质。 (4)区别晶体和非晶体的方法。 熔点法：_的熔点较固定，而_没有固定的熔点。 _：当单一波长的X射线通过晶体时，会在记录仪上看到_，而非晶体则没有。,高度有序,各向异,自范,几何多面体,晶体,非晶体,X射线衍射法,分立的斑点或谱线,2晶胞 (1)概念。 描述晶体结构的_。 (2)晶体中晶胞的排列无隙并置。 无隙：相邻晶胞之间没有_。 并置：所有晶胞_排列、_相同。,基本单元,任何间隙,平行,取向,判断正误，正确的划“”，错误的划“” (1)固态物质一定是晶体( ) (2)冰和固态碘中相互作用力相同( ) (3)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列( ) (4)凡有规则外形的固体一定是晶体( ) (5)固体SiO2一定是晶体( ),思考辨析,1下图为离子晶体空间构型示意图：(阳离子，阴离子)以M代表阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式： A_、B_、C_。,题组训练,MN,MN3,MN2,2Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如下图所示。 (1)在1个晶胞中，Zn2的数目为_。 (2)该化合物的化学式为_。 解析 一个晶胞中Zn2的数目1(8个顶点)3(6个面心)4，S2的数目4(4个体心)。,4,ZnS,3F、K和Ni三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。 (1)该化合物的化学式为_；Ni的配位数为_。 (2)列式计算该晶体的密度_ gcm3。,K2NiF4,6,4,XY2或Y2X,(2)非长方体形(正方体形)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为1/3。 2晶体的密度及微粒间距离的计算 若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；又1个晶胞的质量为 a3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为 a3NA g，因此有xM a3NA。,1四类晶体的比较,考点二 四种晶体性质比较,知识梳理,分子,原子,金属阳离子、 自由电子,阴、阳离子,分子间作用力,共价键,金属键,离子键,较小,很大,很大,很小,较大,较低,很高,很高,很低,较高,2.离子晶体的晶格能 (1)定义： 气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：_。 (2)影响因素： 离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越_。 离子的半径：离子的半径越_，晶格能越大。 (3)与离子晶体性质的关系： 晶格能越大，形成的离子晶体越_，且熔点越高，硬度越_。,kJmol1,大,小,稳定,大,判断正误，正确的划“”，错误的划“” (1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子( ) (2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子( ) (3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高( ) (4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( ) (5)离子晶体一定都含有金属元素( ) (6)金属元素与非金属元素组成的晶体一定是离子晶体( ),思考辨析,一、晶体类型的判断 1有下列八种晶体： A水晶 B冰醋酸 C氧化镁 D白磷 E晶体氩 F氯化铵 G铝 H金刚石 用选项字母回答下列问题： (1)属于原子晶体的化合物是_。直接由原子构成的晶体是_，直接由原子构成的分子晶体是_。 (2)由极性分子构成的晶体是_，含有共价键的离子晶体是_，属于分子晶体的单质是_。 (3)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是_，受热熔化后化学键不发生变化的是_，需克服共价键的是_。,题组训练,A,AEH,E,B,F,DE,G,BD,AH,解析 首先正确的判断晶体类型，其次注意题目的附加要求，如属于原子晶体的化合物，另外稀有气体为单原子分子，金属晶体导电时仅有自由电子在外加电场作用下发生定向移动，属物理变化。,2现有几组物质的熔点数据如下表：,据此回答下列问题： (1)A组属于_晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_。 (2)B组晶体共同的物理性质是_(填序号)。 有金属光泽 导电性 导热性 延展性 (3)C组中HF熔点反常是由于_ _。 (4)D组晶体可能具有的性质是_(填序号)。 硬度小 水溶液能导电 固体能导电 熔融状态能导电 解析 A组熔点高，而且已知金刚石、硅为原子晶体；B组为金属晶体，所以应该具备金属晶体的性质；C组中HF分子间存在氢键；D组为离子晶体，具备离子晶体的性质。,原子,共价键,HF分子间能形成氢键，其熔化时需要,消耗的能量更多,3有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如表：,(1)晶体的化学式分别为A_、B_、C_。 (2)晶体的类型分别是A_、 B_、C_。 (3)晶体中微粒间作用力分别是A_、B_、C_。 解析 根据A、B、C所述晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为原子晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。,NaCl,C,HCl,离子晶体,原子晶体,分子晶体,离子键,共价键,范德华力,晶体类型的判断 1依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断 离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用为分子间作用力，即范德华力；金属晶体的晶格质点是金属阳离子和自由电子，质点间的作用是金属键。,2依据物质的分类判断 金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(常温除汞外)与合金是金属晶体。 3依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高，常在数百至1 000余度。原子晶体熔点高，常在1 000度至几千度。分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度，金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。,4依据导电性判断 离子晶体水溶液及熔化时能导电。原子晶体一般为非导体，石墨能导电。分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。金属晶体是电的良导体。 5依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大或硬而脆。原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。,二、晶体熔、沸点的比较 4下列分子晶体中，关于熔、沸点高低的叙述中，正确的是( ) ACl2I2 BSiCl4PH3 DC(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3,解析 A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；C项属于分子结构相似的情况，但存在氢键的熔沸点高；D项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的情况，支链少的熔、沸点高。 答案 C,5NaF、NaI和MgO均为离子晶体，有关数据如下表： 试判断，这三种化合物熔点由高到低的顺序是( ) A B C D,解析 NaF、NaI、MgO均为离子晶体，它们熔点高低由离子键强弱决定，而离子键的强弱与离子半径和离子电荷数有关，MgO中键长最短，离子电荷数最高，故离子键最强，熔点最高。 答案 B,6下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是( ) O2、I2、Hg CO、KCl、SiO2 Na、K、Rb Na、Mg、Al A B C D,解析 中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故错；中SiO2为原子晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，故正确；中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，故错；中Na、Mg、Al价电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，故正确。 答案 D,7参考下表中物质的熔点，回答有关问题： (1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤素离子及碱金属离子的_有关，随着_的增大，熔点依次降低。 (2)硅的卤化物的熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与_有关，随着_增大，_增大，故熔点依次升高。 (3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与_有关，因为_ _，故前者的熔点远高于后者。,半径,半径,相对分子质量,相对分子质量,分子间作用力,晶体类型,钠的卤化物为离子晶体，而硅的卤化物为分子,晶体,解析 分析表中的物质和数据：NaF、NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体，它们的阳离子相同，阴离子随着离子半径的增大，离子键依次减弱，熔点依次降低。NaCl、KCl、RbCl、CsCl四种碱金属的氯化物均为离子晶体，它们的阴离子相同，阳离子随着离子半径的增大，离子键逐渐减弱，熔点依次降低。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4四种硅的卤化物均为分子晶体，它们的结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增强，熔点依次升高。SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4四种碳族元素的氯化物均为分子晶体。它们的组成和结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增强，熔点依次升高。,晶体熔沸点高低的比较 1不同类型晶体的熔、沸点高低规律：原子晶体离子晶体分子晶体。 金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等；有的则很低，如汞、镓、铯等。 2由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的，键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如：金刚石石英碳化硅硅。 3离子晶体要比较离子键的强弱。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。,4分子晶体：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如熔、沸点：O2N2，HIHBrHCl。组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CON2，在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点越低，如沸点：正戊烷异戊烷新戊烷；芳香烃及其衍生物的同分异构体，其熔、沸点高低顺序是“邻位间位对位”化合物。,特别提醒 (1)若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。例如： 熔、沸点：HFHIHBrHCl。 (2)金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。如熔、沸点：NaNaKRbCs。 (4)根据物质在相同条件下的状态不同，熔、沸点：固体液体气体。例如：SHgO2。,1原子晶体(金刚石和二氧化硅),考点三 几种常见的晶体模型,知识梳理,(1)金刚石晶体中，每个C与另外_个C形成共价键，CC 键之间的夹角是10928，最小的环是_元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有_ mol。 (2)SiO2晶体中，每个Si原子与_个O成键，每个O原子与_个硅原子成键，最小的环是_元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是_原子，1 mol SiO2中含有_mol SiO键。,4,六,2,4,2,十二,Si,4,2分子晶体 (1)干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有_个。 (2)冰的结构模型中，每个水分子与相邻的_个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成_mol“氢键”。,12,4,2,3离子晶体 (1)NaCl型：在晶体中，每个Na同时吸引_个Cl，每个Cl同时吸引_个Na，配位数为_。每个晶胞含_个Na和_个Cl。 (2)CsCl型：在晶体中，每个Cl吸引_个Cs，每个Cs吸引_个Cl，配位数为_。,6,6,6,4,4,8,8,8,4石墨晶体 石墨层状晶体中，层与层之间的作用是_，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是_，C原子采取的杂化方式是_。,分子间作用力,2,sp2,5常见金属晶体的原子堆积模型,1(双选)下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是_(填选项字母)。,题组训练,解析 冰属于分子晶体，干冰、碘也属于分子晶体；B为干冰晶胞，C为碘晶胞。 答案 BC,2(1)将等径圆球在二维空间里进行排列，可形成密置层和非密置层。在图1所示的半径相等的圆球的排列中，A属于_层，配位数是_；B属于_层，配位数是_。 (2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积，得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞，它被称为简单立方堆积，在这种晶体中，金属原子的配位数是_，平均每个晶胞所占有的原子数目是_。,非密置,4,密置,6,6,1,(3)有资料表明，只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式。钋位于元素周期表的第_周期第_族，元素符号是_，最外电子层的电子排布式是_。,六,A,Po,6s26p4,3根据图回答问题：,(1)A图是某离子化合物的晶胞(组成晶体的一个最小单位)，阳离子位于中间，阴离子位于8个顶点，该化合物中阳、阴离子的个数比是_。 (2)B图表示构成NaCl晶体的一个晶胞，通过想象与推理，可确定一个NaCl晶胞中含Na和Cl的个数分别为_、_。 (3)钇钡铜复合氧化物超导体有着与钙钛矿相关的晶体结构，若Ca、Ti、O形成如C图所示的晶体，其化学式为_。 (4)石墨晶体结构如D图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数为_，CC键数为_。 (5)晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，如E图。其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个原子。试观察E图，推断这个基本结构单元所含硼原子个数、键角、BB键的个数依次为_、_、_。,11,4,4,CaTiO3,2,3,12,60,30,
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